【企業故事】汾源煤業的保水開採實踐

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評論

地面注漿站施工現場。

圖為山西焦煤霍州煤電汾源煤業礦區。本欄圖片由本報通訊員攝

　　時近年關，雪霽天晴。2月5日，記者來到地處靜樂縣的山西焦煤霍州煤電汾源煤業，看到的仍是一派熱火朝天的工作景象：地面注漿站的工人們正在為保水開採加緊作業，通過鑽孔輸送漿液，確保井下煤層底板變得更加堅固。
　　汾源煤業毗鄰管涔山脈，臨近汾河源頭。近年來，山西焦煤在深入推進能源革命的進程中，認真踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，站在人與自然和諧共生的高度謀劃高質量發展。汾源煤業持續探索綠色發展的實踐路徑，通過保水開採有效化解了以往煤炭開採與水資源保護之間的突出矛盾。

錨定目標永葆趕考心態

　　“你看，這一層一層的就是煤層和含水層，煤在上水在下。煤炭開採通常要先排水。這是淺層水，下面是奧灰水……”在汾源煤業總工程師吳兵兵的辦公室裡，他對照著水文地質圖，認真地給記者上了一堂“科普課”。
　　保水開採，通俗講就是在煤炭開採過程中，保護好地下的含水層結構，使含水層不受採煤擾動而發生開裂、錯斷現象，從而保護地下水的生態功能和供水功能。
　　汾源煤業開創的綠色保水開採科學路徑，也曾經歷過一段艱辛的探索歷程。吳兵兵介紹，奧灰水位於含水層底層，水壓高、水量大，不僅關系水資源保護，更給礦井安全開採帶來極大壓力。早在2011年，霍州煤電就組織召開專題會議，致力於攻克奧灰水防治的難題。此后，他們歷時兩年，邀請一個又一個科研院所，咨詢了一批又一批專家，推翻了一項又一項論証報告，最終確定了奧灰水治理方案。2013年10月，山西省首例煤層底板注漿加固工程在汾源煤業全面啟動，該礦綠色保水開採正式拉開帷幕。
　　那個時候，既沒有經驗可循，也沒有模式可搬，每一項工作都是在摸著石頭過河。在井下首個回採面實施煤層底板注漿過程中，有一次，鑽孔施工到接近奧灰水頂面時，涌水量突然增大，鑽孔出水直沖巷道頂板……在經過8小時的全力奮戰后，通過採取關閉孔口管、增加排水能力等多項措施，水位才逐漸降了下來。
　　吳兵兵告訴記者，當時的整體注漿加固雖然有了效果，但實際過程中發現由於煤層底板破碎及高水壓，井下採掘活動時刻面臨突水風險，井下底板注漿大多需要在井下已有採掘工程基礎上開展，安全和生產存在矛盾﹔同時，井下施工鑽孔受高水壓影響，本身存在安全風險，會對施工人員人身安全造成威脅。治本之策唯有進行地面區域注漿治理。
　　錨定這一目標，汾源煤業堅持創新不止步、攻堅不停歇，對注漿方法實施全面改革。2020年，山西焦煤揭榜省科技廳“汾源煤業綠色環保高效保水開採技術實施與研究”項目。由此，汾源煤業成為山西省首個嘗試在地面對奧灰水隔水層進行改造，實現煤礦安全帶壓開採的試點單位，承擔著先行先試、引領示范的重任。

攻克難關展現奮斗狀態

　　“項目落戶到汾源煤業，我們覺得很高興，但也倍感壓力。那段時間裡，毫不夸張地說，我就連晚上做夢時都想著地面區域治理的事。”汾源煤業黨委書記、董事長、總經理李增祿坦言。
　　橫下一條心，鉚足一股勁。該團隊一天當作兩天用，兩步並作一步走，積極走出去對標先進，先后深入安徽淮北、河南趙固一礦、二礦注漿現場，全方位深入調研。調研結束后的當天，大家連夜加班，當晚就全部完成了各自的調研總結，通過技術論証最終形成了成熟的調研報告。在“走出去”的同時，他們也主動把科研院所的專家“請進來”，深入一線，現場指導，廣泛引進吸收、消化應用先進技術，不斷推進項目建設。
　　2021年3月，汾源煤業二採區地面區域治理工程正式啟動。開弓沒有回頭箭，從項目選址到工程開工，汾源煤業開始了艱難探索。
　　由於關系到項目成本、安全生產等方方面面的因素，地面注漿站位置的選擇顯得尤為關鍵。該項目所涉及井下治理范圍的地表區域基本都在山坡上，關系到耕地、植被、森林保護等問題。項目組和施工方聯合作戰，每天帶著干糧上山，天黑后才下山，晚上連夜召開碰頭會，根據交通運輸、自然災害、地質條件、材料輸送等因素不斷調整優化場地選址及建設方案。施工方點贊說，以往這麼大的工作量，最少也要花半個多月﹔而經過通力合作，汾源煤業最終不到一周就確定了注漿站和地面鑽場的位置及建設方案。
　　開局就是決戰。在相繼解決了鑽場雨季排水、注漿站巡查維護、選址之后的土地征用等一系列問題后，2022年5月8日，二採區控壓保水開採地面區域治理工程（一期）正式開工。運行了一個多月，狀況平穩，但就在所有人稍稍鬆了一口氣時，首個鑽孔施工出現了漿液漏失現象，這可急壞了所有人。
　　“鑽頭無法繼續向前鑽進，進退兩難。我們連夜與施工方、設計方、監理方共同研究，一分鐘都不敢浪費。”汾源煤業地質防治水管理部副部長原寧波回憶，經過大家共同協商，決定起鑽對漏失段進行注漿堵漏。
　　之后經過連續20多天的注漿，截至2022年6月27日，注漿量已達7025噸，嚴重超出單個鑽孔預計注漿量，孔口壓力卻隻上升到1.5MP，離設計要求的4MP相差甚遠。若不能解決這個問題，不僅注漿量將嚴重超計劃、工期嚴重滯后，而且前期做的所有工作將前功盡棄。
　　面對鑽孔漏失這隻“攔路虎”，汾源煤業項目團隊突破思維定勢，尋求管用之策。在向省內地質、防治水專家咨詢，並在網上收集國內外相關資料后，確定了間歇注漿方案。經過一個循環的間歇注漿后，鑽孔起壓有了一定效果。但項目組堅持精益求精、追求卓越，仍在奮力攻關，尋求技術上實現進一步突破，達到更加理想的效果。

交出答卷保持奔跑姿態

　　集眾智、匯群力、成良策。2022年8月4日，二採區控壓保水開採區域治理技術論証會在汾源煤業召開。這次論証會雲集了水文勘測專家、地質防治水行家、技術大拿等眾多大咖。大家逐條對二採區控壓保水開採區域治理工程施工過程中出現的技術瓶頸問題進行了深入交流和論証，思路進一步明晰，方案躍然紙上。
　　圍繞“隻有注漿注到位，才能確保安全生產”的原則，汾源煤業地面區域治理工程從源頭對井下工作面的水害問題進行超前治理，建立了一套完整的涵蓋“設計→鑽探施工→地面制漿→地面注漿→效果檢驗→現場技術管理→工程效果驗証”等方面的技術規范管理體系。
　　在注漿時漿液應保証先稀后稠，採取能注即注的方法，以質量保障為主，禁止採取其他人為手段（添加骨料）控制注漿量﹔注漿量的控制應參考井下工作面在奧灰段注漿情況，計算出井下奧灰單米注漿量﹔在漏失量超過5m?/h就要開始注漿，在長距離（150m）范圍內不漏漿的情況下，必須通過洗孔、壓水試驗來疏通裂隙，根據壓水實驗結果確定是否注漿﹔每個分支孔都要做好施工設計，繪制較准確的鑽孔施工預想剖面圖，並在施工中不斷修改完善，確保鑽孔在目標層的鑽遇率……
　　項目組不放過每個步驟、每個環節、每個細節，細致研究，確保落實到位。在團隊成員共同努力下，截至目前，工程施工期間出現的幾次鑽孔漏失現象，已全部採取相對成熟安全技術措施進行了處理，積極推動了工程進展，有效減少了注漿材料的無效流失。
　　截至2023年底，汾源煤業先后完成了5—101、5—102、5—103、5—104、5—106等5個工作面的底板注漿加固改造，礦井總涌水量控制在110m?/h，比地質報告及水文勘測報告預測涌水量減少了一半以上。保水開採交出了3份成績驕人的賬單：消除底板奧灰水害威脅，算好了安全賬﹔預計可解放煤炭資源3805.7萬噸，算出了效益賬﹔每年地下水大約少排放175萬噸，算精了環保賬。
　　艱苦奮斗碩果豐。汾源煤業保水開採實現了安全、環保、精益的完美統一，也打造出了煤炭資源開採與水資源保護相協調的“山西焦煤模式”。未來，他們會在綠色高效保水開採方面繼續探索，為我省深入推進能源革命綜合改革提供“山西焦煤方案”，貢獻“山西焦煤智慧”。

李學林盧佼婕

(責編：王丹)

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